Требования к Системе 

Требования к Системе

Требования к Системе в целом.
Разрабатываемая АСУТП должна соответствовать ГОСТ 24.104-85 ЕСС АСУ "Автоматизированные системы управления. Общие требования" с учетом требований, изложенных в данном разделе.

Требования к структуре и функционированию Системы.
По функциональным признакам структура АСУТП подразделяется на следующие категории:

  • Распределенная система управления (в дальнейшем РСУ), базирующаяся на специализированной микропроцессорной технике, предназначенной для управления технологическим процессом совместно с оперативным персоналом в режиме реального времени, и предоставления информации в виде технологических данных, трендов, отчетов в заводскую ЛВС - директору завода, главному инженеру, диспетчеру, главным специалистам, начальникам технологических цехов;
  • Система противоаварийной защиты (в дальнейшем ПАЗ), базирующаяся на специализированной микропроцессорной технике повышенной надежности, предназначенной для предотвращения аварийных ситуаций, и автоматического перевода технологического процесса в безопасное состояние при возникновении предаварийных ситуаций;
  • Периферийное оборудование - понятие, объединяющее датчики, анализаторы, преобразователи и исполнительные механизмы, а также электрические и другие приводы, установленные как непосредственно на технологическом оборудовании, так и в специальных помещениях, и подключенные к РСУ и ПАЗ. АСУТП должна быть ориентирована на работу в жестком реальном времени, и быть предсказуемой, то есть обеспечивать выполнение всех функций с заданной периодичностью и точно в назначенный срок.

Должна быть обеспечена надежная защита АСУТП:

  • От несанкционированного доступа;
  • От разрушения или останова работы программного обеспечения в результате некорректных действий оператора технологического процесса;
  • От проникновения в Систему вирусов.

Должна быть обеспечена возможность полного исключения на использование станции оператора в качестве персонального компьютера для непроизводственных целей, выходящих за рамки инструкций технолога-оператора.

Для удобства восприятия информации и выработки соответствующих стереотипов у технолога-оператора, вся технологическая информация должна быть организована иерархически, воспроизводя организационную структуру производства в естественной для технологического персонала форме:

  • Производство / Цех
  • Отделение
  • Технологический узел
  • Контур (параметр).

Должна быть возможность управления технологическим процессом с любого рабочего места оператора-технолога в данном помещении управления - операторной.

В составе программного обеспечения Системы должен быть набор программных модулей - функциональных блоков, позволяющих осуществлять контроль и управление технологическими объектами различных классов. Система должна иметь возможность оперативного конфигурирования прикладного программного обеспечения на отдельной инженерной станции без нарушения работоспособности Системы.

Конфигурирование и настройка Системы под конкретный объект управления должна производиться в человеко-машинной интерактивной среде, обученными работе с Системой специалистами. АСУТП должна иметь гибкую структуру, обеспечивать модификацию алгоритмов решения задач и наборов участвующих в них переменных, конфигурирование схем регулирования и управления.

Работа распределенной системы управления не должна влиять на работу системы противоаварийной защиты - как в нормальном режиме работы, так и в случае нарушения своей работоспособности.

В Системе должны иметься аппаратные и аппаратно-программные средства диагностики сетей, станций, блоков и модулей.

Пуск и останов технологических установок будет производиться технологическим персоналом в автоматизированном режиме с помощью дистанционного управления под контролем АСУТП.

Система противоаварийной защиты должна строиться на автономно функционирующих средствах микропроцессорной техники, измерительных датчиках и исполнительных механизмах, и обеспечивать гарантированную реализацию алгоритмов защиты технологического процесса в предаварийных ситуациях.

Технические средства РСУ и ПАЗ должны быть резервированы. При выходе из строя какого-либо из модулей (блоков) должен происходить автоматический переход на резервный модуль (блок) с регистрацией и выдачей соответствующего сообщения. Должна быть предусмотрена возможность замены неисправных модулей в оперативном режиме работы РСУ и системы ПАЗ.

АСУТП должна иметь программные и аппаратные средства для подключения к локальной вычислительной сети производства (завода), а также к единой ("корпоративной") сети предприятия.

Гарантийный срок на оборудование систем РСУ и ПАЗ должен быть не менее 1 года с учётом срока хранения и при соблюдении Заказчиком условий хранения, монтажа и эксплуатации, оговоренных настоящим ТЗ, проектной и эксплуатационной документацией.

Требования к численности и квалификации персонала.
Персонал автоматизированной системы в соответствии с ролью, выполняемой им в процессе функционирования Системы, делится на 2 основные категории:

  1. Оперативный (технологический) персонал;
  2. Эксплуатационный (обслуживающий) персонал.

К оперативному персоналу относятся лица, непосредственно участвующие в принятии решений по управлению технологическим процессом и в выполнении функций защиты. В данном случае - это аппаратчики, начальники смен и технологических установок, технологи и начальники цехов.

Количество и квалификация технологического персонала определяется действующим штатным расписанием.

Внедрение Системы не повлияет на численность технологического персонала, однако потребует от него специальной подготовки.

К эксплуатационному (обслуживающему) персоналу относятся лица, обеспечивающие нормальные условия функционирования Системы в соответствии с Инструкциями по эксплуатации и обслуживанию, и выполняющие работы по техническому обслуживанию Системы.

Предполагается, что обслуживающий персонал подразделения АСУТП будет состоять как минимум из следующих категорий работников, прошедших соответствующее обучение:

  • Начальник сектора АСУТП
  • Ведущий инженер-электроник
  • Ведущий инженер-программист
  • Инженер-электроник
  • Инженер-программист
  • Сменный инженер.
Примечание
По согласованию с администрацией предприятия численность и состав персонала сектора АСУТП может быть оставлен в соответствии с существующим штатным расписанием.

Перед вводом Системы в эксплуатацию технологический и эксплуатационный персонал должен пройти соответствующее обучение.

Помимо персонала АСУТП, работу Системы обеспечивает также ремонтный персонал, непосредственно в функционировании Системы не участвующий, однако способный выполнить ремонт отказавших технических средств.

Требования к показателям назначения.
Оборудование РСУ и ПАЗ должно иметь модульную архитектуру, предусматривающую возможность расширения и развития функций АСУТП.

Программное обеспечение АСУТП должно иметь гибкую структуру, давать возможность легко адаптироваться к изменениям характеристик технологических процессов, обеспечивать модификацию алгоритмов решения задач и наборов участвующих в них переменных, переконфигурирование схем регулирования и управления.

Система ПАЗ должна обеспечивать функции противоаварийной защиты по заданным в технологическом регламенте алгоритмам, и иметь возможность переконфигурации при изменении алгоритмов защиты технологического процесса.

На стадии подготовки спецификаций проекта необходимо предусмотреть достаточные резервы по оперативной и дисковой памяти, а также по быстродействию микропроцессорных устройств и промышленных сетей, которые (резервы) потребуются для развития функций Системы.

Как РСУ, так и система ПАЗ, должны иметь 10% резерв по информационным и управляющим каналам.

Требования к надёжности.
Показатели надежности Системы должны отвечать требованиям ГОСТ 24.701-86 ЕСС АСУ "Надежность автоматизированных систем управления. Основные положения". Обеспечение необходимого уровня надежности требует проведения специального комплекса работ, выполняемых на разных стадиях создания и эксплуатации АСУТП.

При решении вопросов обеспечения требуемого уровня надежности АСУТП необходимо учитывать следующие особенности:

  1. 1) АСУТП является многофункциональной Системой, функции которой имеют различную значимость и, соответственно, характеризуются разным уровнем требований к надежности их выполнения;
  2. 2) В работе АСУТП участвуют различные виды обеспечения, в том числе и так называемый "человеческий фактор", который может в существенной степени влиять на уровень надежности АСУТП;
  3. 3) В состав АСУТП входит большое количество разнородных элементов (включая технологический и эксплуатационный персонал). При этом в выполнении одной функции АСУТП обычно участвуют несколько различных элементов, а один и тот же элемент может участвовать в выполнении нескольких функций Системы.

Поэтому при решении вопросов, связанных с надежностью АСУТП, количественное описание, анализ, оценка и обеспечение надежности необходимо проводить по каждой функции АСУТП в отдельности. В обоснованных случаях необходимо использовать анализ возможности возникновения в Системе аварийных ситуаций, ведущих к значительным техническим, экономическим или социальным потерям вследствие аварии объекта управления или автоматизированного комплекса в целом.

Уровень надежности АСУТП в существенной степени зависит от следующих основных факторов:

  1. Состав и уровень надежности используемых технических средств, их взаимодействие и взаимосвязь в структуре комплекса технических средств АСУТП;
  2. Состав и уровень надежности используемых программных средств, их содержание, взаимосвязь и взаимодействие в структуре программного обеспечения АСУТП;
  3. Уровень квалификации, организации работы, и уровень надежности технологического, эксплуатационного и обслуживающего персонала;
  4. Рациональность распределения задач, решаемых Системой, между КТС, программным обеспечением, и персоналом;
  5. Режимы и организационные формы эксплуатации КТС АСУТП;
  6. Степень использования различных видов резервирования (структурного, информационного, алгоритмического, функционального, временного и др.);
  7. Степень использования методов и средств технической диагностики;
  8. Реальные условия функционирования АСУТП.
Пояснение
Свойства информационного, математического, лингвистического, правового обеспечения АСУТП влияют на надежность АСУТП косвенно - через функционирование технических и программных средств, действия технологического и эксплуатационного персонала, поэтому при решении вопросов, связанных с надежностью АСУТП, отдельно не учитываются.

При анализе надежности АСУТП необходимо учитывать, что элементы, входящие в состав какой-либо функциональной подсистемы, должны решать задачи взаимной компенсации нарушений нормальной работы, сводить к минимуму их неблагоприятные последствия, и предотвращать переход этих нарушений в отказы выполнения соответствующих функций:

  1. Программное обеспечение функциональной подсистемы должно предотвращать возникновение отказов в выполнении функций АСУТП при отказах технических средств функциональной подсистемы и при ошибках персонала, участвующего в выполнении этой функции, либо должно обеспечить перевод отказов, ведущих к большим потерям, в отказы, сопряженные с малыми потерями;
  2. Технические средства функциональной подсистемы должны не допускать перехода определенных нарушений в работе программного обеспечения и персонала в отказ выполнения функции АСУТП, либо минимизировать последствия отказа;
  3. Технологический и эксплуатационный персонал должен принимать активные меры к недопущению отказов в работе функциональной подсистемы при отказах технических средств или при выявлении ошибок в программном обеспечении, либо к снижению потерь от таких отказов.

Выбор состава показателей надежности АСУТП необходимо производить на основе установленного данным Техническим заданием перечня функций Системы, видов их отказов, и перечня аварийных ситуаций, для которых регламентируют требования к надежности. Исходными данными для определения обоснованных требований к надежности АСУТП являются:

  1. Виды и критерии отказов по всем рассматриваемым функциям АСУТП;
  2. Уровень эффективности по всем функциям Системы и величины ущербов по всем видам отказов;
  3. Состав персонала, технических и программных элементов, участвующих в выполнении каждой функции Системы;
  4. Возможные пути повышения надежности для каждой функции АСУТП, и связанные с ним затраты;
  5. Величины ущербов, связанные с возникновением в АСУТП аварийных ситуаций;
  6. Возможные пути снижения опасности возникновения аварийных ситуаций, и связанные с ними затраты.

Требования по обеспечению надежности АСУТП должны определяться путем сопоставления потерь, связанных с отказами АСУТП в выполнении функций и с возникновением аварийных ситуаций, и затрат, связанных с обеспечением и повышением надежности АСУТП, включая удорожание оборудования.

Надежность технических средств и программного обеспечения, предназначенных для реализации каждой из функций Системы, должна обеспечивать в совокупности выполнение указанных требований по надежности функций Системы в целом.

Необходимый уровень надежности конкретной АСУТП должен обеспечиваться специальным комплексом работ, проводимых на всех этапах создания и функционирования Системы. К обязательным работам по обеспечению надежности АСУТП, которые следует выполнять в процессе создания АСУТП, относятся:

  1. Анализ состава и содержания функций разрабатываемой АСУТП;
  2. Определение конкретного содержания понятия ОТКАЗ, и критериев отказа по каждому виду отказов для всех функций Системы;
  3. Определение конкретного содержания понятия АВАРИЙНАЯ СИТУАЦИЯ для данной Системы и критериев аварийной ситуации по каж